JPH118192A

JPH118192A - 処理装置および処理方法

Info

Publication number: JPH118192A
Application number: JP30503497A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Shirakawa; 英一白川; Shigeki Aoki; 茂樹青木; Norimitsu Morioka; 則光森岡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1997-10-21
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1999-01-12
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JP3210893B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被処理体の裏面側への処理液の侵入を阻止す
るとともに、高速回転しても被処理体を傷つけることの
ない処理装置および処理方法を提供すること。【解決手段】処理装置は、被処理体Ｗを回転させる機
構16と、被処理体Ｗの表面に処理液を供給する機構37
と、被処理体Ｗの裏面側に設けられ、その先端26に溝部
を有する被処理体より小径の筒体25と、筒体25を昇降し
て筒体25および被処理体Ｗを近接または離間させる駆動
機構17と、溝部42に液体を供給する液体供給手段41とを
具備している。筒体25は、被処理体Ｗを停止または低速
回転させる期間は筒体25と被処理体Ｗとの間を近接さ
せ、被処理体Ｗを高速回転させる期間は筒体25と被処理
体Ｗとの間を離間させ、筒体25が被処理体Ｗに近接した
状態において、溝部42に供給された液体を筒体25と被処
理体Ｗとの間に保持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は処理装置および処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転する被処理体の表面に現像液等の処
理液を供給して、表面処理を行う際に被処理体の裏面に
処理液が付着すること、いわゆる裏回りを防ぐために、
被処理体の裏面に洗浄液を吹きあてる手段は、たとえ
ば、特開昭５５−１１３１１号公報、特開昭５７−１４
７４７８号公報等に記載されている。

【０００３】また、被処理体の回転中心とほぼ同心の筒
体の端部を、被処理体の裏面周縁部に微少な隙間をもっ
て対向させ、被処理体の周縁部から裏面側へ回り込む現
像液を上記隙間部に毛管現象により保持して、現像液が
それ以上の内方へ侵入することを制限する技術につい
て、特公平３−３４２０７号公報に記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者文
献の技術は、処理液の裏回りを防ぐため、ウエハ裏面全
面同時に連続的に洗浄液等を裏面に噴射し続ける必要が
ある。そのため、被処理体の表面に塗布したフォトレジ
ストにパターンを露光し、現像処理をする場合等におい
ては、現像温度を所要値に保持しながら、現像液を被処
理体に連続して供給しなければならないが、被処理体の
下面に連続的に噴射される洗浄液等の温度により、被処
理体の温度が変化し現像液温度が変動して、現像処理ム
ラが発生する改善点を有していた。

【０００５】また、後者の文献の技術では、被処理体の
裏面と筒体の端部とを近づければ近づけるほど裏回りを
防止することができるが、処理液を振り切る高速回転時
に被処理体と筒体が擦れる場合が有り、パーティクルが
発生して被処理体に付着して被処理体の歩留りを低下さ
せたり、さらには被処理体を破損する場合があるという
改善点を有していた。

【０００６】本発明の目的は、被処理体の裏面側への処
理液の侵入を阻止するとともに、高速回転しても被処理
体を傷つけることのない処理装置および処理方法を提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１発明は、被処理体を回転させる機構と、前記被
処理体の表面に処理液を供給する機構と、前記被処理体
の裏面側に設けられ、その先端に溝部を有する被処理体
より小径の筒体と、前記筒体と被処理体との間に相対移
動を生じさせて、これらを近接または離間させる駆動機
構と、前記溝部に液体を供給する液体供給手段とを具備
し、前記筒体は、被処理体を停止または低速回転させる
期間は前記筒体と被処理体との間を近接させ、前記被処
理体を高速回転させる期間は前記筒体と被処理体との間
を離間させ、かつ前記筒体が被処理体に近接した状態に
おいて、前記溝部に供給された液体を前記筒体と被処理
体との間に保持させることを特徴とする処理装置を提供
する。

【０００８】第２発明は、第１発明において、前記液体
供給手段は、前記筒体の中を通って前記溝部に液体を供
給する液体供給管を有することを特徴とする処理装置を
提供する。

【０００９】第３発明は、被処理体を回転させる機構
と、前記被処理体の表面に処理液を供給する機構と、前
記被処理体の裏面側に設けられ、その先端に溝部を有す
るた被処理体より小径の筒体と、前記筒体と被処理体と
の間に相対移動を生じさせて、これらを近接または離隔
させる駆動機構とを具備する処理装置を用いて被処理体
に所定の処理を施すにあたり、前記被処理体を停止また
は低速回転させる期間は前記筒体と被処理体との間を近
接させる工程と、前記筒体と被処理体とが近接した状態
で前記筒体の溝部に液体を供給し、前記筒体と被処理体
との間に保持させる工程と、前記被処理体を高速回転さ
せる期間は前記筒体と被処理体との間を離間させる工程
とを具備することを特徴とする処理方法を提供する。

【００１０】第４発明は、被処理体を回転させる機構
と、前記被処理体の表面に処理液を供給する機構と、前
記被処理体の裏面側に設けられ、その先端に溝部を有す
る被処理体より小径の筒体と、前記筒体と被処理体との
間に相対移動を生じさせて、これらを近接または離隔さ
せる駆動機構とを具備する処理装置を用いて被処理体に
所定の処理を施す処理方法であって、前記筒体と被処理
体との間を近接させて、被処理体を低速回転または停止
させた状態で被処理体表面に処理液を供給する工程と、
その際に、前記筒体の溝部に液体を供給し、前記筒体と
被処理体との間に保持させる工程と、前記筒体と被処理
体との間を離間させて、被処理体を高速回転させて被処
理体上の処理液を振り切る工程とを具備することを特徴
とする処理方法。

【００１１】本発明によれば、被処理体が低速で回転し
ている間や、現像液のような処理液を被処理体表面に液
盛りした状態で停止している間は、被処理体と筒体を近
接させ、さらに筒体の先端の溝部に液体を供給するよう
にしたので、毛細管現象により前記筒体と被処理体との
間に液体が保持され、これによって処理液の裏回りを阻
止することができ、また、高速回転の際には筒体の上端
縁が被処理体から離間しているので、高速回転しても被
処理体は筒体と接触せず、傷つけられることがない。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明装置を現像装置に適用
した一実施形態につき添付図面を参照して具体的に説明
する。まず、本発明の一実施形態に係る処理装置が配置
される処理システム１について説明する。

【００１３】この処理システム１は、その一端側に被処
理体として例えば多数枚の半導体ウエハＷを収容する複
数のカセット２をたとえば４個載置可能に構成したキャ
リアステーション３を有し、このキャリアステーション
３の中央部には半導体ウエハＷの搬入・搬出及び半導体
ウエハＷの位置決めをおこなう補助アーム４が設けられ
ている。また、前記処理装置１の中央部にてその長さ方
向に移動可能に設けられるとともに、前記補助アーム４
から半導体ウエハＷを受渡されるメインアーム５が設け
られており、このメインアーム５の移送路の両側には各
種処理機構が配置されている。具体的には、これらの処
理機構としてはキャリアステーション３側の側方には、
プロセスステーションとして例えば半導体ウエハＷをブ
ラシ洗浄するためのブラシスクラバ６及び高圧ジェット
水により洗浄を施すための高圧ジェット洗浄機７等が並
設されるとともに、メインアームの移送路の反対側には
現像装置８が２基並設され、その隣には、２基の加熱装
置９が積み重ねて設けられている。

【００１４】さらに、前記処理機構の側方には、接続用
ユニット１０を介して、半導体ウエハＷにフォトレジス
トを塗布する前にこれを疎水化処理するアドヒージョン
処理装置１１が設けられ、この下方にはクーリング装置
１２が配置されている。これらの装置１１、１２の側部
には加熱装置９が２列で２個ずつ積み重ねるように配置
されている。

【００１５】また、前記メインアーム５の移送路を挟ん
でこれら加熱装置９やアドヒージョン処理装置１１等の
反対側には半導体ウエハＷにフォトレジスト液を塗布す
るレジスト塗布装置１３が２台並設されている。なお、
図示されていないがこれらレジスト塗布装置１３の側部
には、レジスト膜に所定の微細パターンを露光するため
の露光装置等が設けられている。

【００１６】このように構成された処理システム１に組
み込まれる本発明の現像装置８は、図１に示すようにそ
の中心部には駆動モータ１６により回転可能に、かつ、
昇降機構１７により上下動可能になされた半導体ウエハ
Ｗ保持手段としてのスピンチャック１８が設けられてお
り、この上面に、真空吸着等により半導体ウエハＷを吸
着保持することが出来るように構成されている。

【００１７】このスピンチャック１８の周辺部には、こ
れを囲んで現像液や洗浄水などのリンス液の飛散を防止
するための樹脂または金属製のカップ機構２０が設けら
れている。このカップ機構２０は、その底部が傾斜され
て周縁部が上方へ起立された有底円筒状の外カップ２１
と、この外カップ２１の底部により支持されて上記スピ
ンチャック１８に保持される半導体ウエハＷの下部周縁
部よりその外側へ下向き傾斜して設けられるドーナツ形
状の内カップ２２と、この内カップ２２と上記半導体ウ
エハＷの間には、前記スピンチャック１８の回転軸とほ
ぼ同心の筒体２５が設けられており、この筒体２５は上
下動たとえば半導体ウエハＷの裏面と筒体２５の上部先
端部分との間隔が１ｍｍの近接位置と半導体ウエハＷと
十分離れたたとえば２０ｍｍの離間位置との間を昇降機
構２４により上下動（近接、離間）可能に構成されてい
る。

【００１８】また、前記半導体ウエハＷの裏面周縁部と
対向する前記筒体２５の先端部２６には、図３に示すよ
うに、例えば液溜め部としての溝部４２を周回するごと
く設け、この溝部４２と連通する液体供給管４１を介し
て図示しない液体供給源から洗浄液あるいは純水を供給
するように構成されている。

【００１９】筒体２５の直径方向の大きさは、先端部２
６の直径が、前記半導体ウエハＷの直径よりも１０ｍｍ
程度内側つまり半導体ウエハの例えばオリエンテーショ
ンフラットよりも内側になるような直径とされており、
また、筒体２５は、厚さが１から２ｍｍ程度で、材料た
とえばナイロンあるいはセラミックス等のような耐水
性、耐食性および吸水性を有する部材にて形成されてい
る。

【００２０】外カップ２１の底部には図示しない排気ポ
ンプに接続された排気口３１が設けられているととも
に、図示しない吸引ポンプに接続された排液口３２が設
けられている。なお、筒体２５の内側には半導体ウエハ
Ｗの裏面周縁部に向かって洗浄用のリンス液を噴射する
ための複数のリンス液噴射ノズル３３が設けられてい
る。このリンス液噴射ノズル３３の噴射方向は、上記半
導体ウエハＷの裏面の外周側にリンス液が供給されるよ
うに構成されている。

【００２１】前記スピンチャック１８の上方には、処理
液供給機構３５から処理液供給配管３６を介して、処理
液Ｌを半導体ウエハＷの表面に供給する処理液供給ノズ
ル３７が設けられている。

【００２２】また、前記スピンチャック１８の上方に
は、図示しないリンス液供給ノズルが設けられており、
現像処理が終了した半導体ウエハＷの表面にリンス液を
供給することができるように構成されている。

【００２３】前記駆動モータ１６、前記昇降機構１７、
前記昇降機構２４、前記処理液供給機構３５および前記
リンス液供給ノズルはそれぞれの回転数、昇降位置、処
理液供給量およびリンス液供給量を制御するための制御
部３８に接続されており、相対的な制御が可能な構成と
なっている。

【００２４】次に、動作について説明する。最初、筒体
２５と半導体ウエハＷはたとえば２０ｍｍの離間位置に
配置されている。メインアーム５によって半導体ウエハ
Ｗをスピンチャック１８に自動的に搬送位置決め保持し
た後、半導体ウエハＷを例えば２０００ｒｐｍにて高速
回転させながら、半導体ウエハＷの上面（表面）に処理
液供給ノズルからスプレー状に現像液をたとえば０．５
秒間供給し、半導体ウエハＷのプリウェット処理を行
う。

【００２５】この後、徐々に回転数を低下させて行くと
同時に、昇降機構２４により筒体２５を上方向すなわち
半導体ウエハＷの裏面に向かって移動させ、半導体ウエ
ハＷとの間が所定間隔（例えば１ｍｍ）となる近接位置
に自動的に設定して、例えば３０ｒｐｍの低速回転とな
った状態で、処理液供給ノズルからスプレー状の現像液
をたとえば２秒間供給して表面張力により液盛りし半導
体ウエハＷに現像液膜を形成した後、回転を停止して例
えば５０秒間現像処理を行う。また、この処理雰囲気の
温度、湿度は、予め定めた設定値に自動制御されてい
る。

【００２６】このとき、図３に示すように、半導体ウエ
ハＷと筒体２５との間に、半導体ウエハＷの周縁から裏
回りにより、現像液Ｌが半導体ウエハＷの裏面に回り込
んでくるが、半導体ウエハＷの下面（裏面）と筒体２５
の上端縁２８との隙間が１ｍｍ程度と狭く、しかも筒体
２５の先端部２６の溝部４２に洗浄液等が供給されるの
で、その洗浄液等を毛管現象によって溝部４２に保持す
ることができる。すなわち溝部４２が液溜め部として機
能して、周方向に連続する液膜を形成することができ
る。このように、洗浄液あるいは純水によって連続する
液膜を形成することができるので、この洗浄液の液膜に
よって被処理体の裏面側に回り込む現像液を強制的に保
持誘引して、それ以上内側への侵入を防止することがで
きるといった効果がある。

【００２７】この後、半導体ウエハＷの回転数を少しず
つ上げて現像液の振り切りを行うと同時（ほぼ同時また
は多少遅くても良い）に、昇降機構２４により筒体２５
を下方に移動させ離間位置に配置する。

【００２８】半導体ウエハＷと筒体２５の上端縁２８と
の対向位置までは、現像液Ｌの裏回りが生じるが、この
後、半導体ウエハＷを１０００ｒｐｍの回転にした状態
で、図示しないリンス液供給ノズルから半導体ウエハＷ
の表面にリンス液を供給すると同時に、リンス液噴射ノ
ズル３３から半導体ウエハＷの裏面に向かって、洗浄液
をたとえば１０秒間噴射することによって、現像液を洗
い流す。この後、徐々に回転数を上げて行き、４０００
ｒｐｍの回転で、たとえば１０秒間振り切り乾燥を行
う。

【００２９】このように、半導体ウエハＷを低速回転し
ている間や、現像液を液盛りした状態で停止している間
は、上述のように半導体ウエハＷに筒体２５を近接さ
せ、しかも液膜を形成しているので、現像液の裏回りを
防ぐことができる。一方、高速回転している時は高速回
転による遠心力の作用により現像液の裏回りは起こら
ず、また、筒体２５の上端縁２８を約２０ｍｍ離れた離
間位置へ移動しているので、高速回転により半導体ウエ
ハＷが上下方向に面振れしたとしても、半導体ウエハＷ
の裏面と筒体２５の上端縁２８は接触することがなく、
安全性を確保することができる。また、半導体ウエハＷ
の裏面にリンス液を供給する際は、既に現像処理を終了
しているため、洗浄液の温度が変化しても、現像ムラを
生じることはない。

【００３０】なお、筒体としては、上述の筒体２５に限
定されるものではなく、たとえば、円錐形の筒体でもよ
い。要するに、半導体ウエハＷの回転中心とほぼ同心
で、半導体ウエハＷ裏面の周辺部との間に、微小な隙間
を形成できるような端部を備える筒体であればよい。

【００３１】また、図４に示すように、筒体２５の外側
に、同心的にその上端が傾斜面４３を有するナイフエッ
ジ状の筒体２５ａを設けてもよい。この場合には、回り
込んだ現像液Ｌの大部分が傾斜面４３に沿って流れ落
ち、筒体２５に達した現像液も、溝部４２に存在する液
体により侵入が防止される。図５に示すように、溝部４
２を備え、その上端に傾斜面４４を有する筒体２５ｂを
用いた場合にも、傾斜面４４に沿って現像液Ｌが流れ落
ちることが可能となる。さらに、図６に示すように、筒
体２５に溝部４２の液体を吸引するための吸引路４５を
設けてもよく、その場合には、溝部４２に残留した液体
に塵埃が吸着して次の被処理体にパーティクルを付着さ
せることを防止することができる。

【００３２】また、前記駆動モータ１６、前記昇降機構
１７、前記昇降機構２４、前記処理液供給機構３５およ
び前記リンス供給ノズルは制御部３８に接続されている
ので、それぞれの回転数、昇降位置および処理液供給量
を適宜プロセスに合わせて同時に、もしくは別々に制御
することができるので、自動的に精度の高い処理を行う
ことができる。

【００３３】上記実施の形態では、現像液を供給する工
程について説明したが、レジスト液の塗布でも、その他
処理液の塗布であればいずれにも適用できる。さらにま
た、半導体ウエハの処理液の塗布について説明したが、
処理液の回転塗布であれば、プリント基板、ＬＣＤ基板
などへの処理液の回転塗布工程に適用してもよい。この
場合、上記筒体は被処理体の形状に応じて、被処理体と
近接部の形状を被処理体形状と略同一形状にした管状
（筒状）部材を設け、被処理体が回転停止状態のとき、
被処理体と略同一形状の管状部材を被処理体下面に接近
させて裏回りを防止し、被処理体を高速回転させる場合
は、管状部材を被処理体から離間させればよい。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、被処理
体が低速で回転している間や停止している間は、被処理
体と筒体を近接させ、さらに筒体の先端の溝部に液体を
供給するようにしたので、毛細管現象により前記筒体と
被処理体との間に液体が保持され、これによって処理液
の裏回りを阻止することができ、また、高速回転の際に
は筒体の上端縁が被処理体から離間しているので、高速
回転しても被処理体は筒体と接触せず、傷つけられるこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る現像装置を示す概略
断面図。

【図２】図１の現像装置が適用される処理システムを示
す斜視図。

【図３】図１の現像装置の要部を拡大して示す概略断面
図。

【図４】本発明の他の実施形態に係る現像装置の要部を
拡大して示す概略断面図。

【図５】本発明のさらに他の実施形態に係る現像装置の
要部を拡大して示す概略断面図。

【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る現像装置の
要部を拡大して示す概略断面図。

【符号の説明】

Ｗ半導体ウエハ１６駆動モータ３７処理液供給ノズル２５筒体２４昇降機構２８先端部４１液体供給管４２溝部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を回転させる機構と、前記被処理体の表面に処理液を供給する機構と、前記被処理体の裏面側に設けられ、その先端に溝部を有
する被処理体より小径の筒体と、前記筒体と被処理体との間に相対移動を生じさせて、こ
れらを近接または離間させる駆動機構と、前記溝部に液体を供給する液体供給手段とを具備し、前記筒体は、被処理体を停止または低速回転させる期間
は前記筒体と被処理体との間を近接させ、前記被処理体
を高速回転させる期間は前記筒体と被処理体との間を離
間させ、かつ前記筒体が被処理体に近接した状態におい
て、前記溝部に供給された液体を前記筒体と被処理体と
の間に保持させることを特徴とする処理装置。
【請求項２】前記液体供給手段は、前記筒体の中を通
って前記溝部に液体を供給する液体供給管を有すること
を特徴とする請求項１に記載の処理装置。
【請求項３】被処理体を回転させる機構と、前記被処
理体の表面に処理液を供給する機構と、前記被処理体の
裏面側に設けられ、その先端に溝部を有するた被処理体
より小径の筒体と、前記筒体と被処理体との間に相対移
動を生じさせて、これらを近接または離隔させる駆動機
構とを具備する処理装置を用いて被処理体に所定の処理
を施すにあたり、前記被処理体を停止または低速回転させる期間は前記筒
体と被処理体との間を近接させる工程と、前記筒体と被
処理体とが近接した状態で前記筒体の溝部に液体を供給
し、前記筒体と被処理体との間に保持させる工程と、前
記被処理体を高速回転させる期間は前記筒体と被処理体
との間を離間させる工程とを具備することを特徴とする
処理方法。
【請求項４】被処理体を回転させる機構と、前記被処
理体の表面に処理液を供給する機構と、前記被処理体の
裏面側に設けられ、その先端に溝部を有する被処理体よ
り小径の筒体と、前記筒体と被処理体との間に相対移動
を生じさせて、これらを近接または離隔させる駆動機構
とを具備する処理装置を用いて被処理体に所定の処理を
施す処理方法であって、前記筒体と被処理体との間を近接させて、被処理体を低
速回転または停止させた状態で被処理体表面に処理液を
供給する工程と、その際に、前記筒体の溝部に液体を供
給し、前記筒体と被処理体との間に保持させる工程と、
前記筒体と被処理体との間を離間させて、被処理体を高
速回転させて被処理体上の処理液を振り切る工程とを具
備することを特徴とする処理方法。